【正文】 40） = 所以 τ=()=，故干燥管的高度為 Z=（ ）= 32 第六章 聚合反應(yīng)釜選型 聚合過(guò)程的影響因素 氯乙烯懸浮聚合過(guò)程具有非均相自由基連鎖反應(yīng)機(jī)理 ,其鏈終止是以長(zhǎng)鏈自由基向單體鏈轉(zhuǎn)移為主要形式 ,致使聚氯乙烯樹(shù)脂的平均分子量與引發(fā)劑用量和轉(zhuǎn)化率基本無(wú)關(guān) ,僅決定于反應(yīng)的溫度 .而氯乙烯在聚合反應(yīng)過(guò)程中 ,會(huì)釋放大量熱 ,每聚合 1Kg 氯乙烯釋放出 1507KJ 的熱量 ,這部分熱量必須由夾套或內(nèi)冷管中的冷卻水及 時(shí)的移走 .因此說(shuō) ,聚合釜傳熱能力的大小 ,不僅影響到反應(yīng)溫度的控制以及產(chǎn)品的分子量 (大小和分布 ).而且影響到聚合反應(yīng)的時(shí)間以及生產(chǎn)能力 . 要加快釜的傳熱速率以提高生產(chǎn)能力 ,可以提高傳熱系數(shù) ,增加總傳熱面積 ,和降低水溫以擴(kuò)大溫差三方面來(lái)解決 .由于釜夾套面積已定 ,釜容量愈大其單位容積傳熱面 (F/V)就相對(duì)減小 ,過(guò)多內(nèi)冷管的設(shè)置又影響到清釜操作和攪拌效果 ,因此提高 F 就受到了限制 .水溫方面則由于增加制冷費(fèi)用 ,以及過(guò)低璧溫對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的不利影響 ,而僅在超大型釜中被采用 .所以提高總傳熱系數(shù) K 的辦法 ,成為目前聚合釜保證生產(chǎn)能。 ug—空氣速度應(yīng)為平均速度下的溫度， ug=20（ 273+99） /（ 273+140） = τ停留時(shí)間 ,物料在此時(shí)間內(nèi)完成熱量傳遞 ,故 τ=Q/(as△ t),其中 s 為每秒進(jìn)料具有的總面積。 29 氣流干燥塔熱量衡算 1）生產(chǎn)能力：干燥器每小時(shí)干燥濕物料 。進(jìn)入氣體塔內(nèi)的物料初始溫度為 66℃ ，氣體塔內(nèi)壓強(qiáng)為 ， 28 再次壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)為 86℃ ，潛熱為 ，水蒸汽的比熱容 Cp=(kg. ℃ )。 對(duì)于攪拌釜內(nèi)壁給熱系數(shù)可用下列準(zhǔn)數(shù)方程計(jì)算： 式中 D 為釜內(nèi)徑， d 為攪拌葉直徑， ? 為 )()3600()( 31321 wgdDc ??? ?? ??? ? 密度， ? 為粘度， ( 2nD )/?? 為攪 拌雷諾數(shù)， ? 為導(dǎo)熱率， c 為比熱容， g 為重力因子，（ 3600 gc? / )? 為普蘭特準(zhǔn)數(shù)， w? 為近壁處粘度，系數(shù) c 為常數(shù)，國(guó)產(chǎn) 48 3m 釜經(jīng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)核 c=, 將D=3m,d=1212mm, kmw ?? /? , 3/998 mkg?? , sPa ??? ?? , srn /? ,流體被冷卻時(shí)，（ )w?? = 代入以上數(shù)據(jù)得： ) () (3 3/123/221 2 ?????? ???? ??? kmw ?? 2/ 對(duì)于釜外壁給熱系數(shù) 2? ，采用夾套內(nèi)裝設(shè)螺旋導(dǎo)流板。 Q2——VC 單體升溫所需的熱量。由前面的計(jì)算結(jié)果可知，進(jìn)入氣提塔的 VC 的量為 ，進(jìn)過(guò)氣提后 VC 單體的量降為 ，氣提塔內(nèi)冷凝 的水的總量為 +=，離心后母液含水總量為， PVC 損失總量為 。 計(jì)算結(jié)果整理成表得： 表 4 計(jì)算結(jié)果整理 物料名稱(chēng) 進(jìn)料 kg/B 出料 kg/B VC 分散劑 引發(fā)劑 調(diào)節(jié)劑 終止劑 防粘釜?jiǎng)? 水 二次用水 1050 PVC 損失 PVC 合計(jì) 出料槽物 料衡算 圖 2 出料槽物料 出料槽中損失的 PVC 量為 M 損 =90%1%= kg/B 17 因此出料槽中含 PVC 量為 = kg/B 由于出料槽中 VCM 含量為 ，過(guò)出料中 VCM 的量為： 106=因此回收的 VCM 量 M10== kg/B 聚合物混合溶液 M11 包括 分散劑等： 水： VC 單體： PVC: 合計(jì) M11= 對(duì)出料槽做總物料衡算： M9=M10+M11+M 損 = 說(shuō)明物料衡算結(jié)果是正確的。聚氯乙烯室溫下的耐磨性超過(guò)普通橡膠。解決的辦法是在加工過(guò)程中加入穩(wěn)定劑，如硬脂酸或其他脂肪酸的鎘、鋇 、鋅鹽。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯 100℃ 時(shí)開(kāi)始分解， 130℃ 以上分解更快。聚氯乙烯塑料 有較高的機(jī)械強(qiáng)度，良好的化學(xué)穩(wěn)定性。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界 80%的 PVC 樹(shù)脂都是用懸浮聚合的方法生產(chǎn)的，因此本課題采用懸浮聚合的方法。工業(yè)配方則要復(fù)雜得多，這是因?yàn)椋喝橐壕酆隙喟胧侵鲉误w和第二、第三單體的共聚合；多數(shù)乳液聚合采用氧化 還原體系，往往主還原劑、副還原劑甚至絡(luò)合劑并用；乳化劑多由陰離子乳化劑與非離子表面活性劑混合使用；水相中還肯能有分子量調(diào)節(jié)劑 ,pH 調(diào)節(jié)劑等。傳統(tǒng)或經(jīng)典乳液聚合的基本配方又單體、水、水溶性引發(fā)劑和水溶性乳化劑四部分組成。在聚合過(guò)程中溫度壓力保持恒定。有些單體的所謂 “懸浮聚合 ”，如合成聚四氟乙烯、丁基橡膠和乙丙橡膠的 “懸浮聚合 ”， 實(shí)質(zhì)上都是沉淀聚合，只因?yàn)楫a(chǎn)物懸浮在介質(zhì)中而得名。 懸浮聚合有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)體系黏 度低，傳熱和溫度容易控制，產(chǎn)品分子量及其分布比較穩(wěn)定；（ 2）產(chǎn)品分子量比溶液聚合的高，雜質(zhì)含量比乳液聚合少；（ 3）后處理工序比乳液聚合和溶液聚合簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本也低，粒狀樹(shù)脂可直接成型。苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合的初始體系屬于非均相，其中液滴小單元?jiǎng)t屬于均相，最后形成透明小珠粒，故有珠狀聚合之稱(chēng)。單體中溶有引發(fā)劑，一個(gè)小液滴就相當(dāng)于一個(gè)小本體聚合單元。選用沉淀劑時(shí)，則成為沉淀聚合，凝膠效應(yīng)顯著。 此外，溶液聚合有可能消除凝膠效應(yīng)，有利于動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的研究。本體聚合除散熱、防粘外，更需要解決顆粒疏松結(jié)構(gòu)的保持問(wèn)題，多采用兩端聚合來(lái)解決。烯類(lèi)單體的聚合熱為 5595KJ/mol。其產(chǎn)物純凈，后處理簡(jiǎn)單，是比較經(jīng)濟(jì)的聚合方法，多用于實(shí)驗(yàn)室研究，如單體聚合能力的初步評(píng)價(jià)、少量聚合物的試制、動(dòng)力學(xué)研究，競(jìng)聚率測(cè)定等，所用的儀器有簡(jiǎn)單的試管、封管、膨脹劑、特制模板 等。溶液聚合則是單體和引發(fā)劑溶于適當(dāng)溶劑中的聚合，可以包括淤漿聚合，溶劑可以是有機(jī) 溶劑或水。人造革用于制造皮包、皮箱、沙發(fā)和汽車(chē)的座墊、地板革以及書(shū)的封面等。薄膜的用途很大，可以通過(guò)剪裁、熱合方法加工成包裝袋、雨衣、充氣玩具等。利用注射成型的方法并配合各種模具，可制成塑料涼鞋、鞋底、拖鞋等。一般軟質(zhì)聚氯乙烯塑料所加增塑劑的量為聚氯乙烯的 30%～ 70%。硬制品加工中不添加增塑劑，而軟制品則在加工時(shí)加入大量增塑劑。硬質(zhì)品 PVC 樹(shù)脂近年來(lái)增長(zhǎng)比軟制品快。分散型樹(shù)脂或糊樹(shù)脂通常只采用糊料涂布成型，用于織物的涂布和生產(chǎn)地板革。 （ 3） 聚氯乙烯塑料不僅在建筑、農(nóng)業(yè)及包裝工業(yè)上有著廣泛的用途，在 電子器件、交通運(yùn)輸、機(jī)械和人民生活等各方面，也均得到重用。這主要由于以下原因： 5 （ 1） 聚氯乙烯材料制品性能優(yōu)良。由于石油化工的發(fā)展，為聚氯乙烯工業(yè)提供廉價(jià)的乙烯資源，引起了人們極大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路線(xiàn)的轉(zhuǎn)換和新制法以及聚合技術(shù)不斷地更新，使聚氯乙烯工業(yè)獲得迅猛的發(fā)展。又于 1932 年發(fā)現(xiàn)聚氯乙烯的低分子增塑劑。 1920 年，在美國(guó)的柏寨森 (BURGHAUSAN)的瓦克 (WACKER)公司制取聚醋酸乙烯，用它與氯乙烯共聚制得一種新材料。在此期間有許多合成塑料如聚氯乙烯、聚苯乙烯等形成工業(yè)化。氯化氫由配套氯堿工廠(chǎng)得到或由其他地方采購(gòu)汽車(chē)運(yùn)輸?shù)郊?，其他原料由廠(chǎng)家采購(gòu)，由汽車(chē)運(yùn)輸?shù)郊住?31 209 國(guó)道、1828 省道貫通園區(qū)，園區(qū)東接長(zhǎng)（沙）渝（重慶）高速公路，園區(qū)內(nèi)客運(yùn)貨運(yùn)可通達(dá)全國(guó)各大城市主要航空和水運(yùn)港口。 3 廠(chǎng)址選擇及建廠(chǎng)地區(qū)的自然條件 地理位置及環(huán)境 廠(chǎng)址選擇位于湘西州吉首市吉鳳經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)。 2) 采用近年來(lái)的新技術(shù)，完善傳統(tǒng)聚合工藝，使其具有良好的可操作性和穩(wěn)定性。并繪制聚合反應(yīng)工段的基本工藝流程圖和主體聚合反應(yīng)釜的裝配圖。其中涉及到物料衡算 ,熱量衡算，聚合 反應(yīng)釜的選型。 設(shè)計(jì)原則 ： 1) 以傳統(tǒng)的聚合工藝流程為基礎(chǔ)，保留原有的工藝流程的優(yōu)點(diǎn)，剔除原有的不合理工藝。 5) 在工藝計(jì)算時(shí)，以各主要設(shè)備的進(jìn)出物料、熱量變化的明顯點(diǎn)進(jìn)行物料和熱 量平衡的計(jì)算。距離吉首市火車(chē)客運(yùn)站 11 公里，火車(chē)貨運(yùn)站 4公里；距離貴州省大興機(jī)場(chǎng) 80 公里；距離張家界荷花機(jī)場(chǎng) 148 公里。 原料供應(yīng) 原料電石采用瀘溪產(chǎn)，由汽車(chē)運(yùn)輸?shù)郊住? 4 第二章 聚氯乙烯工業(yè)發(fā)展概況 聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展概況 20 世紀(jì)的 30 年代 50 年代是塑料工業(yè)迅速發(fā)展的時(shí)期。這標(biāo)志著氯乙烯及其聚合物的制造已進(jìn)入實(shí)用技術(shù)階段。對(duì)聚氯乙烯發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。占目前塑料消費(fèi)總量的 29%以上。我國(guó)也是如此，聚氯乙烯塑料制品居于各樹(shù)脂及加工制品之主。通用塑料，其能耗為 千焦，而生產(chǎn) 1 立方米鋼材能耗為 10６千焦。 表 1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB576193 型號(hào) 平均聚合溫度/℃ 粘數(shù) /（ ml/g） K 值 聚合度 /P 參考用途 SG1 482 154～ 144 77～ 75 1800～ 1650 高級(jí)電絕緣材料 SG2 505 143～ 136 74～ 73 1650～ 1500 電絕緣材料，一般軟制品 SG2 530 135～ 127 72～ 71 1500～ 1350 電絕緣材料，農(nóng)膜，塑料鞋 SG4 565 126～ 119 70～ 69 1250～ 1150 一般薄膜，軟管，人造革，高強(qiáng)度硬管 SG5 580 118～ 107 68～ 66 1100～ 1000 透明硬制品，硬管，型材 SG6 618 106～ 96 64～ 63 950～ 850 唱片，透明片，硬板，焊條，纖維 SG7 655 95～ 87 62～ 60 850～ 750 吹塑瓶，透明片，管件 SG8 685 86～ 73 59～ 55 750～ 650 過(guò)氯乙烯樹(shù)脂 6 聚氯乙烯的應(yīng)用狀況 PVC 樹(shù)脂可以采用多種方法加工成制品，懸浮聚合的 PVC 樹(shù)脂可以擠出成型、壓延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或壓塑成型。 PVC 軟制品市場(chǎng)大約占全部 PVC 市場(chǎng)的 30%，軟制品主要包括織物的壓延和涂層、電線(xiàn)電纜、薄膜片材、地面材料等。 聚氯乙烯塑料一般可分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩大類(lèi)。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯、鄰酯。利用擠出機(jī)可以擠成軟管、塑料線(xiàn)、電纜和電線(xiàn)的包皮。也可以將聚氯乙烯的粒狀原料利用吹塑成型機(jī)吹制成薄膜，用這種方法生產(chǎn)的薄膜稱(chēng)為吹塑薄膜。如果將聚氯乙烯軟片用壓延機(jī)直接壓 延成有一定厚度時(shí)，就制成無(wú)襯底的人造革，可壓出各種花紋。 8 第三章 生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方法的確定 聚合方法簡(jiǎn)述 傳統(tǒng)自由基聚合方法有本體、溶液、懸浮、乳液聚合四種聚合方法 【 1】 。 本體聚合 本體聚合是單體加有（或不加）少量引發(fā)劑的聚合，可以包括熔融聚合和氣相聚合。 工業(yè)上本體聚合可采用間歇法和連續(xù)法，關(guān)鍵問(wèn)題是聚合熱的排除。氯乙烯間歇本體沉淀聚合如下： 本體法聚氯乙烯的顆粒特習(xí)慣與懸浮法樹(shù)脂相似，疏松但無(wú)皮膜，更潔凈。因此，工業(yè)上溶液聚合多用于聚合物溶液直接使用的場(chǎng)合，如涂料、膠黏劑、合成纖維紡絲液、繼續(xù)化學(xué)反應(yīng)等。 (2)溶劑對(duì)凝膠效應(yīng)的影響 選用聚合物的良溶劑時(shí)，為均相聚合，如濃度不高，可不出現(xiàn)凝膠效應(yīng)，接近正常動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 懸浮聚合 懸浮聚合是單體以小液滴狀懸浮在水中的聚合方法。 懸浮聚合的反應(yīng)機(jī)理與本體聚合相同。聚合結(jié)束后，回收未聚合的單體，聚合物經(jīng)分離、洗滌、干燥，即得粒狀或粉狀樹(shù)脂產(chǎn)品。 80%聚氯乙烯、全部苯乙烯型粒子交換樹(shù)脂和可發(fā)性聚苯